南梁油田长4+5储层泥质含量计算方法

刘之的,杨双定,刘有霞,韩燕华，王现良，王 剑

(1.西安石油大学 地球科学与工程学院，陕西 西安 710065； 2.中国石油测井有限公司 长庆事业部，陕西 西安 710021； 3.中国石油测井有限公司 吐哈事业部，新疆 鄯善 838202)

南梁油田长4+5储层泥质含量计算方法

刘之的1,杨双定2,刘有霞2,韩燕华2，王现良3，王 剑1

(1.西安石油大学 地球科学与工程学院，陕西 西安 710065； 2.中国石油测井有限公司 长庆事业部，陕西 西安 710021； 3.中国石油测井有限公司 吐哈事业部，新疆 鄯善 838202)

基于现有的自然伽马、自然电位、电阻率、密度-中子测井泥质含量计算方法，给出不仅适用于高伽马储层，而且对常规低伽马储层亦有较好适用性的泥质含量最小值融合法。利用该法对南梁油田长4+5高、低伽马交互储层的泥质含量进行测井处理与解释，结果表明计算结果与实验室分析化验的泥质含量较为吻合。该法能够较准确地对研究区高、低伽马交互储层泥质含量进行计算的同时，降低了高伽马储层识别的难度，而且对相邻区块高、低伽马交互储层泥质含量计算具有较好的普适性。

南梁油田；高伽马储层；泥质含量；测井处理解释

鄂尔多斯盆地南梁油田是我国重要的石油天然气有利开发区[1-2]，但该区存在高、低伽马交互储层。该油田绝大部分井都没开展过自然伽马能谱测井，因此，利用常规测井资料计算研究区高、低伽马交互储层的泥质含量存在一定的难度，直接影响到高伽马储层的有效识别和储层参数的计算精度。

目前，国内外通常采用自然伽马、自然电位、电阻率、补偿中子及补偿密度等测井曲线计算储层的泥质含量[3-9]。自然伽马测井只能计算常规低伽马储层的泥质含量，在某些含泥质较少的砂岩段出现高自然伽马值，如果采用常规自然伽马曲线计算泥质含量，就会得到错误的高泥质含量值；有些泥质含量较少的致密砂岩、灰质含量较高的砂岩物性较差，自然电位曲线不偏移或偏移幅度很小，基本位于基线附近，这些地层若用自然电位曲线计算泥质含量，便会得到错误的泥质含量高值。泥质砂岩储层的电阻率受泥质含量、孔隙度、含油饱和度、地层水矿化度等诸多因素的影响，利用电阻率测井难以准确地计算泥质砂岩储层的泥质含量，尤其是高矿化度水层与泥岩层的电阻率较为接近，难以利用电阻率测井计算的泥质含量进行划分；由于中子、密度测井对泥质反应比较灵敏，对于自然伽马不能很好反映地层泥质含量的高伽马储层，中子、密度匹配关系好，因此，可利用中子-密度交会法求取泥质含量[1,10]，但计算高、低伽马交互储层泥质含量的精度难以保证。

从现有泥质含量计算方法来看，主要集中在常规(低伽马)储层和高伽马储层单一地层，尚没有针对高、低伽马交互储层的泥质含量计算方法，这给高、低伽马交互储层泥质含量计算机自动处理带来不便。鉴于此，本文以鄂尔多斯盆地南梁油田长4+5地层为研究对象，采用自然伽马、自然电位、电阻率及中子-密度法优化组合来计算泥质含量，以期提高研究区高、低伽马交互储层泥质含量的计算精度。

1 自然伽马测井响应特征

所谓高伽马储层是与常规的砂岩储层相比，自然伽马呈高值，且与泥岩段接近的砂岩层[11-12]。

受复杂放射性矿物的影响，南梁油田储层相继出现放射性异常现象。利用自然伽马测井解释的岩性剖面适应性较差，与取心结果不符合，出现高伽马砂岩或大段砂泥不分的剖面。因此，搞清研究区高、低伽马交互储层的测井响应特征和精细差异性，对提高泥质含量的计算精度十分必要。

图1为南梁油田午X1井长4+5段高、低伽马交互储层测井曲线图，可以看出32、33、34、35、36、37、38号储层电性基本一致，说明泥质含量对电性影响不大，但32、36、37、38号储层的自然伽马值明显偏高，造成32、36、37、38号储层高伽马的原因主要是其含有高放射性矿物。该井的高伽马值储层自然伽马平均值为85 API，泥岩段的自然伽马平均值为98 API，常规储层段的自然伽马一般小于72 API，平均值为64 API。储层整体为中高自然伽马特征，呈现中高伽马背景上的相对低伽马储层。按照常规岩性识别及解释方法，37号地层岩性应解释为砂质泥岩，取心揭示该段岩性为油斑级细砂岩。该段岩心分析平均孔隙度为10.8%，平均渗透率为0.6×10-3μm2，37号层试油结果为工业油层，岩心分析与试油结果均显示这一高伽马层段为物性相对较好的有效储层。可见，对于高伽马储层来说，自然伽马测井响应特征显然与岩心和试油揭示的结果不相符合。

图1 南梁油田午X1井长4+5段高、低伽马交互储层测井曲线

2 高、低伽马交互储层泥质含量计算

泥质含量对储集层评价是一个十分重要的参数，因为几乎所有的测井方法都要受泥质含量的影响，所以，用测井资料计算泥质含量的方法也很多，但它们的精度不同[7,13-14]。针对研究区实际资料等客观情况，充分挖掘多种测井资料所反映的泥质含量信息，通过对现有方法计算泥质含量的精细差异性分析，给出适用于研究区高、低伽马交互储层泥质含量的计算方法。

2.1 泥质含量常规测井计算方法

2.1.1 自然电位测井法 从自然电位测井的基本理论可知，自然电位异常与地层中泥质含量有密切的关系，而且随着砂岩地层中泥质含量的增加，自然电位异常幅度会随之减小，故可以利用自然电位测井曲线定量计算地层的泥质含量[15]。

在自然电位曲线上合理读取纯砂岩和纯泥岩段的测井值，求取目的层段自然电位异常幅度SSP和自然电位测井读数最大值SBL之后，利用自然电位测井读数SP计算自然电位相对值ΔSP，并将所计算的自然电位相对值ΔSP代入经验方程来计算目的层的泥质含量。

计算自然电位相对值的经验方程为

ΔSP=(SP-SBL+SSP)/SSP。

(1)

式中：ΔSP为自然电位相对值，无量纲；SP为自然电位测井读数，mV；SSP为目的层段自然电位异常幅度，即纯砂岩与纯泥岩基线之间的差值，mV；SBL为目的层段自然电位测井读数最大值，即纯泥岩层段的自然电位测井读数减去泥岩基线读数，mV。

利用自然电位相对值计算泥质含量的经验方程[16]为

(2)

式中：Vsh-SP为自然电位计算的泥质含量，小数；GCUR为希尔奇系数，对老地层一般取2.0，新地层取3.7～4.0。

2.1.2 电阻率测井法 合理读取纯砂岩层段的泥质含量Rsh，根据泥质含量分析化验值反推得出常数b之后，利用目的层段的电阻率测井值Rt来计算储层的泥质含量。

利用电阻率测井计算储层泥质含量的经验方程[16]为

(3)

式中：Vsh-Rt为电阻率曲线计算的泥质含量，小数；Rsh为纯泥岩地层的电阻率测井读值，Ω·m；Rt为目的层段的电阻率测井读值，Ω·m；b为常数，取1.0～2.0。

2.1.3 补偿中子-密度法 输入纯砂岩的密度和中子骨架值、泥质和泥浆滤液的密度和中子值，计算密度孔隙度、中子孔隙度、视泥岩密度孔隙度及视泥岩中子孔隙度之后，采用补偿中子-密度法计算储层的泥质含量。

基于砂泥岩的岩石体积物理模型，忽略残余油气的影响，且假设利用补偿中子、密度计算的储层孔隙度相等[3]，泥质含量计算公式为

Vsh-ND=(φN-φD)/(φNsh-φDsh)。

(4)

其中：

φD=(ρma-ρb)/(ρma-ρf)；

φDsh=(ρma-ρsh)/(ρma-ρmf)；

φN=(φNma-φN)/(φNma-φNmf)；

φNsh=(φNma-φNsh)/(φNma-φNmf)。

式中：Vsh-ND为中子-密度法计算的泥质含量，小数；ρma、ρsh、ρmf分别为纯砂岩骨架、泥质、泥浆滤液的密度，g/cm3；ρb、ρf分别为体积密度、流体密度，g/cm3；φNma、φNsh、φNmf分别为纯砂岩骨架、泥质、泥浆滤液的中子孔隙度值，p·u；φD、φN分别为密度孔隙度和中子孔隙度，%；φDsh、φNsh分别为泥岩密度孔隙度和泥岩中子孔隙度，%。

2.1.4 自然伽马测井法 沉积岩放射性的强弱与岩石中含泥质的多少有密切关系[15]。岩石含泥质越多，自然放射性就越强。

输入处理井段的自然伽马最小值GRmin和自然伽马最大值GRmax，利用方程(5)求取目的层段的相对自然伽马ΔGR之后，采用方程(6)来计算储层的泥质含量。

(5)

式中：ΔGR为自然伽马相对值，无量纲；GR为待计算井段深度的自然伽马读值，API；GRmin为处理井段的自然伽马最小值，API；GRmax为处理井段的自然伽马最大值，API。

(6)

式中：Vsh-GR为自然伽马计算的泥质含量，小数。

2.2 多测井信息计算泥质含量的最小值融合法

由前述分析可知，难以用单纯的一种测井方法来有效地计算研究区高、低伽马交互储层的泥质含量。鉴于此，本文采用多测井信息来探讨高、低伽马交互储层泥质含量的计算方法。

研究区泥质含量较少的致密砂岩储层非常发育，自然电位曲线偏移的幅度差很小，计算的泥质含量偏高；且泥质含量较高的砂岩和高矿化度水层的电阻率较为接近，泥质含量计算不准。鉴于此，本文采用自然电位和电阻率测井值计算的泥质含量最小值Vsh1作为研究区高伽马储层的泥质含量，其计算方程如式(7)所示：

Vsh1=Min(Vsh-SP,Vsh-Rt)。

(7)

为了避免因高伽马储层的自然电位幅度差偏小、电阻率偏低造成利用式(7)计算的泥质含量偏大等问题，充分考虑了中子、密度测井法对泥质反应比较灵敏这一特征，求取中子-密度测井与式(7)计算的泥质含量最小值作为高伽马储层的泥质含量，以此来降低自然电位和电阻率测井计算的泥质含量偏高等问题。

利用中子-密度测井与自然电位、电阻率测井值计算泥质含量最小值的方程

Vsh2=Min(Vsh-ND,Vsh1)。

(8)

上述方法不仅能有效地计算高伽马储层的泥质含量，亦能对常规低伽马储层的泥质含量进行计算。但对于常规低伽马储层中的泥质砂岩地层，上述方法计算的泥质含量略偏高，精度不如自然伽马测井计算的泥质含量[14]。于是，将式(8)与自然伽马测井计算的泥质含量最小值作为研究区高、低伽马交互储层的泥质含量。

高、低伽马交互储层的泥质含量

Vsh=Min(Vsh-GR,Vsh2)。

(9)

式中：Vsh为计算的高、低伽马交互储层泥质含量，小数。

对于正常低伽马储层，本方法主要利用自然伽马测井计算泥质含量的同时，吸纳了其他3种方法，但对高伽马储层而言，自然伽马测井失效，本方法则有机融合了自然电位、电阻率和中子-密度法。

3 应用实例分析

基于上述方法模型，利用FORTRAN语言编制高、低伽马交互储层泥质含量计算机处理解释程序，挂接在FORWARD测井解释平台上，实现研究区高、低伽马交互储层泥质含量的可视化计算机自动处理解释。图2是南梁油田午X2井长4+5段高、低伽马交互储层泥质含量计算成果图。

图2 南梁油田午X2井长4+5段高、低伽马交互储层泥质含量计算成果

对比该井的测井曲线可知，1 705.5～1 710.8、1 714.5～1 719.7 m井段为高伽马储层，1 719.8～1 726.4 m井段为低伽马储层。由图中第五道可知，利用该法计算的高、低伽马交互储层的泥质含量与实验室岩心分析泥质含量基本一致，本方法计算的泥质含量相对误差介于2.1%～8.2%，平均相对误差4.9%，表明本文所述方法计算的泥质含量与实际情况较为吻合。

值得一提的是，由于测井曲线易受扩径等环境因素的影响，造成测井响应值难以有效地反映储层的真实地球物理测井信息。鉴于此，本方法的使用条件之一是测井曲线必须经过环境影响校正。此外，本方法限于碎屑岩高、低伽马交互储层泥质含量的计算。

4 结论与建议

(1) 研究区常规低伽马储层的自然伽马一般小于72 API，平均64 API，泥岩段的自然伽马平均值为98 API，高伽马储层的自然伽马平均值为85 API，与常规砂质泥岩的自然伽马值较为接近。

(2) 研究区不仅发育高伽马储层，也发育正常低伽马储层。只有根据储层测井响应特征，“扬长避短”地有机融合现有泥质含量计算方法，方能不漏失高伽马储层的同时，提高高、低伽马交互储层泥质含量的计算精度。

[1] 侯雨庭,李高仁.元素俘获谱测井在长庆天然气勘探中的应用[J].中国石油勘探,2005,3(3):48-49. HOU Yu-ting,LI Gao-ren.Application of element capture spectroscopy logging in Changqing gas exploration[J].China Pelroleum Exploration,2005,3(3):48-49.

[2] 赵军龙,谭成仟,刘池阳,等.鄂尔多斯盆地高自然伽马异常特征[J].地球科学与环境学报,2006,28(3):82-86. ZHAO Jun-long,TAN Cheng-qian,LIU Chi-yang,et a1.Abnormity features of obvious natural gamma in Ordos Basin[J].Joural of Earth Sciences and Environment,2006,28(3):82-86.

[3] 李高仁,郭清娅,石玉江,等.鄂尔多斯盆地高自然伽马储层识别研究[J].测井技术,2006,30(6):511-515. LI Gao-ren,GUO Qing-ya,SHI Yu-jiang,et al.Identification of high gamma ray reservoir in OrdosBasin[J].Well Logging Technology,2006,30(6):511-515.

[4] 中国石油勘探与生产分公司.低孔低渗油气藏测井评价技术及应用[M].北京：石油工业出版社,2009.

[5] 刘国强.岩性油气藏的测井评价方法与技术[M].北京:石油工业出版,2005:334.

[6] 张涛,林承焰,张宪国,等.高伽马值储层成因分析及识别方法[J].石油地球物理勘探,2012,47(3):491-495. ZHANG Tao,LIN Chen-yan,ZHANG Xian-guo,et al.Genesis anslysis of high GR reservoir and its well-log based recognition method[J].Oil Geophysical Prospecting,2012,47(3):491-495.

[7] 司马立强,罗兴,张凤生,等.基于曲线重构的高伽马地层泥质含量计算方法[J].测井技术,2013,37(3):244-248. SIMA Li-qiang,LUO Xing,ZHANG Feng-sheng,el al.On the method of clay content calculation based on the curve reconstruction of the formation with high gamma value[J].Well Logging Technology,2013,37(3):244-248.

[8] 康志勇.辽河盆地第三纪地层泥质含量测井解释方法研究[J].测井技术,1997,21(4):276-279. KANG Zhi-yong.On log interpretation of shale content in tertiary formation in Liaohe Basin[J].Well Logging Technology,1997,21(4):276-279.

[9] 沈华.文安斜坡泥质含量计算方法研究[J].石油天然气学报，2010,32(6):410-412. SHEN Hua.Computational method of shale content inWenpan Slope[J].Journal of Oil and Gas Technology,2010,32(6):410-412.

[10] 汪爱云,刘江,张军龙.储集层泥质含量普适性算法探讨[J].测井技术,2000,24(z):502-504. WANG Ai-yun,LIU Jiang,ZHANG Jun-long.On universal suitability of reservoir shale algorithm[J].Well Logging Technology,2000,24(z):502-504.

[11] 于振锋,程日辉,赵小青,等.海拉尔盆地乌南凹陷南一段高伽马砂岩成因与识别[J].中国石油大学学报，2012,36(3):76-83. YU Zhen-feng,CHENG Ri-hui,ZHAO Xiao-qing,et al.Genesis and identification of high gamma sandstone in the first member of Nantun formation of Wunan Depression in Hailar Basin[J].Journal of China University of Petroleum,2012,36(3):76-83.

[12] 孙佩,张小莉,郭兰,等.相对高放射性砂岩成因及储集性能定性评价：以鄂尔多斯盆地志丹油田长6油层组为例[J].西安石油大学学报:自然科学版,2010,25(2):18-21. SUN Pei,ZHANG Xiao-li,GUO Lan,et al.Genesis of the sandstone with higher radio activity and the qualitative evaluation of its reservoir property:taking Chang 6 oilbearing strata in Zhidan Oilfield,Ordos Basin as an example[J].Journal of Xi’an Shiyou University：Natural Science Edition,2010,25(2):18-21.

[13] 张德梅,王桂萍,娄宪刚,等.测井曲线组合法求取泥质含量探讨[J].测井技术,2011,35(4):358-362. ZHANG De-mei,WANG Gui-ping,LOU Xian-gang,et al.On calculating the shale content with log curve combining method[J].Well Logging Technology,2011,35(4):358-362.

[14] 刘之的,杨双定,刘有霞,等.南梁油田长4+5储层测井解释方法研究[R].西安：西安石油大学,2012.

[15] 殷茵.潮控三角洲相油藏精细描述及剩余油分布特征研究 [D].北京：中国地质大学(北京),2007.

[16] 雍世和,张超谟.测井数据处理与综合解释[M].东营：石油大学出版社,1996:164-165.

责任编辑：王 辉

2014-03-25

陕西省自然科学基础研究计划项目(编号：2013JQ5008)；陕西省教育厅专项科研计划项目(编号：2013JK0857)

刘之的(1978-)，男，副教授，主要从事储层测井评价方面的研究。E-mail：liuzhidi@xsyu.edu.cn

1673-064X(2015)02-0025-05

TE112; P631.84

A